TW201839557A - 執行互動功能的電子裝置及其執行方法 - Google Patents

Abstract

本發明的電子裝置用以執行多個互動功能。所述電子裝置包括雷射測距元件、儲存元件以及耦接於雷射測距元件和儲存元件的處理器。雷射測距元件在其偵測範圍中依序取得多個環境輪廓。儲存元件中儲存多個預設動作以及各個預設動作所對應的其中一個互動功能。處理器依據所取得的多個環境輪廓決定多個雙腳位置，依據所述多個雙腳位置來判定操作動作，並且判斷操作動作是否對應於儲存元件中所儲存的多個預設動作中的其中一個特定動作。回應於操作動作對應於特定動作，處理器執行特定動作所對應的互動功能。此外，一種互動功能的執行方法亦被提出。

Description

執行互動功能的電子裝置及其執行方法

本發明是有關於一種人機互動方法，且特別是有關於一種利用足部動作來執行互動功能的電子裝置及其執行方法。

隨著科技的發展，機器人已經漸漸紮根人類的生活。一般而言，機器人具備有自主性（autonomy），指機器人能夠感應環境，偵測外界的變化而作出相對應的反應。

以目前的機器人而言，常見的控制方法例如包括語音控制或影像辨識控制等。以影像辨識控制來說，機器人可例如設置有攝錄影機，利用攝錄影機來擷取使用者的影像，再藉由大量的影像分析來辨識出使用者正在執行的手勢等操作。然而，這樣的技術需要相當高階的運算能力才能達成，且更需要額外的校正才能減少誤判率。

本發明提供一種執行互動功能的電子裝置及其執行方法，能夠藉由雷射測距元件來辨識出使用者雙腳所執行的操作，使用方便且降低運算成本。

本發明提出一種電子裝置，用以執行多個互動功能。所述電子裝置包括雷射測距元件、儲存元件以及耦接於雷射測距元件和儲存元件的處理器。雷射測距元件在其偵測範圍中依序取得多個環境輪廓。儲存元件中儲存多個預設動作以及各個預設動作所對應的其中一個互動功能。處理器依據所取得的多個環境輪廓決定多個雙腳位置，依據所述多個雙腳位置來判定操作動作，並且判斷操作動作是否對應於儲存元件中所儲存的多個預設動作中的其中一個特定動作。回應於操作動作對應於特定動作，處理器執行特定動作所對應的互動功能。

在本發明的一實施例中，上述的處理器依據所述多個環境輪廓中的第一環境輪廓判定初始雙腳位置，依據所述多個環境輪廓中的至少一個第二環境輪廓判定至少一個後續雙腳位置，並且依據初始雙腳位置與後續雙腳位置判定操作動作。第一環境輪廓的取得時間早於第二環境輪廓的取得時間。

在本發明的一實施例中，上述的初始雙腳位置與後續雙腳位置分別包括兩個單腳輪廓。兩個單腳輪廓之間的距離小於預設跨幅，且各個單腳輪廓符合足部特徵。

在本發明的一實施例中，上述的處理器依據初始雙腳位置判定初始操作者位置，依據至少一個後續雙腳位置判定至少一個後續操作者位置，並且依據初始操作者位置以及至少一個後續操作者位置判定操作動作。

在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括耦接於處理器的提示裝置。回應於操作動作對應於特定動作，提示元件發出提示訊息。

從另一觀點來看，本發明提出一種互動功能的執行方法，適用於具有雷射測距元件與儲存元件的電子裝置。儲存元件記錄有多個預設動作以及各個預設動作所對應的互動功能。所述互動功能的執行方法包括以下步驟。藉由雷射測距元件在偵測範圍中依序取得多個環境輪廓。依據所取得的環境輪廓決定雙腳位置，並且依據多個雙腳位置判定操作動作。判斷操作動作是否對應於所述多個預設動作中的其中一個特定動作。回應於操作功能對應於特定動作，執行特定動作所對應的互動功能。

基於上述，本發明的雷射測距元件所取得的資料可用來辨識使用者藉由雙腳來執行的操作動作，進而因應使用者所執行的操作動作來執行對應的互動功能。透過雷射測距元件的高精準度，操作動作的誤判率可得以下降。如此一來，使用者可藉由直觀的動作來操作電子裝置以執行互動功能，除了使用上的便利外，還能夠大幅降低運算負擔，並降低設備成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示本發明一實施例的電子裝置的概要方塊圖。請參照圖1，本實施例的電子裝置100例如為家用機器人、清掃機器人等，可用於因應使用者的指令而執行多個互動功能，但本發明並限於此。其中，多個互動功能例如包括導航移動或清掃環境等，本發明同樣不限於此，舉凡因應使用者指令而執行的功能皆屬於本發明中互動功能的範疇。

在本實施例中，電子裝置100至少包括雷射測距元件110、儲存元件120、處理器130以及提示元件140，其中處理器130耦接於雷射測距元件110、儲存元件120以及提示元件140。根據電子裝置100所能執行的各項互動功能，電子裝置100可更包括其他用以執行各項互動功能的元件，本發明並不限於此。舉例而言，可執行導航移動的電子裝置100可更包括馬達與輪胎等，而可執行清掃環境的電子裝置100則在更包括清掃工具等。

雷射測距元件110可為雷射測距儀，例如在其偵測範圍內發射多道雷射脈衝，雷射脈衝在打到物體表面後會反射，而雷射測距元件110便能夠在接收到反射的雷射脈衝後，利用光子的飛行時間（time of flight）搭配光速來計算出雷射測距元件110到物體的距離。

因此，在本實施例中，雷射測距元件110可用以偵測其安裝高度平面上，偵測範圍內的環境輪廓。詳細來說，本實施例之雷射測距元件110例如但不限於是安裝於距電子裝置100底部不超過50公分的位置，且偵測範圍為前方180度。此雷射測距元件110會在其前方180度中，每0.5度發射一道雷射脈衝來量測距離。如此一來，在掃描完一次完整的180度後，便能夠得到其安裝高度的偵測範圍內的一個環境輪廓。在一實施例中，雷射測距元件110可提供電子裝置100其所在環境的資訊，以達到避免碰撞的目的。

此外，藉由依序掃描多個環境輪廓，便能夠得到環境的變化。值得一提的，在一些實施例中，雷射測距元件110也能夠藉由督卜勒效應來直接得到物體是遠離或靠近雷射測距元件110的環境變化資訊，本發明並不在此限。

儲存元件120用於儲存資料、數據、模組、軟體、應用程式，並且可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體（Random access memory, RAM）、唯讀記憶體（Read-only memory, ROM）、快閃記憶體（Flash memory）或類似元件或上述元件的組合，本發明並不在此限制。在本實施例中，儲存元件120中儲存有多個預設動作以及各個預設動作所對應的互動功能，其中預設動作為包括雙腳執行的動作，例如向後退一步等。

處理器130例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，用以控制電子裝置100的整體運作。在本實施例中，處理器130可用以藉由雷射測距元件110所取得的資訊來判斷使用者的操作，並且因應使用者的操作來命令電子裝置100執行互動功能。

提示元件140例如是喇叭或顯示螢幕等，用以發出提示訊息。在本實施例中，提示元件140更包括麥克風或觸控螢幕等，除了發出提示訊息外，還能夠用以接收使用者的回饋。然而，本發明並不在此限制提示元件140的類型，所屬領域具備通常知識者當可依其需求來選擇適當的提示元件140。

藉由圖1實施例所介紹的電子裝置100，其中的各項元件能夠共同協作以因應使用者的操作來執行對應的互動功能。以下將舉實施例搭配圖1的電子裝置100來說明本發明之互動功能的執行方法。

圖2繪示本發明一實施例的互動功能的執行方法的流程圖。請參照圖2，首先在步驟S210中，處理器130會藉由雷射測距元件110來在雷射測距元件110的偵測範圍中，依序取得環境輪廓。圖3繪示本發明一實施例的取得一個環境輪廓的示意圖。如圖3所示，在本實施例中，雷射測距元件110朝其前方180度的範圍中發射多道雷射脈衝LP，以得到一個環境輪廓EC。依序重複上述的動作，便能夠依序得到多個環境輪廓EC。

每次取得環境輪廓EC後，在步驟S220中，處理器130會依據所取得的環境輪廓EC來找出雙腳位置，並且依據多個環境輪廓所找出的多個雙腳位置來判定使用者藉由雙腳所執行的操作動作。在本實施例中，處理器130是依據操作者位置的變化來判定操作動作，因此在找出了多個雙腳位置後，處理器130還會從此些雙腳位置分析出操作者位置。然而，在其他實施例中，操作動作也可例如是直接從雙腳位置的變化來取得，本發明並不在此限制從雙腳位置來判定操作動作的方法。

值得一提的，藉由操作者位置的變化與藉由雙腳位置的變化來判定操作動作並不完全相同，因為雙腳位置有變化時，操作者位置不一定會變化。例如，當使用者在原地轉身時，處理器130會判定雙腳位置有變化但操作者位置並不會變化。所屬領域具備通常知識者當可依需求來決定依據雙腳位置來判定操作動作的方法。

圖4繪示本發明一實施例的雙腳位置與操作者位置的示意圖。請先參照圖4，具體來說，處理器130可藉由分析環境輪廓EC來辨識出符合足部特徵的單腳輪廓SF，其中足部特徵可例如是預先藉由機器學習法來建立出模型而得到，本發明不限於此。當處理器130在所取得的環境輪廓EC中辨識出兩個符合足部特徵的單腳輪廓SF，且此兩個單腳輪廓SF之間的距離小於預設跨幅時，便會判定這兩個單腳輪廓為此環境輪廓EC中的雙腳位置。反之，則判定此環境輪廓EC中並不存在雙腳位置。値得一提的，正常人的跨幅約為50至60公分。因此，在本實施例中，預設跨幅可例如是預設為60公分，但不限於此。在本實施例中，處理器130在分析出雙腳位置後，更取該雙腳位置的兩單腳輪廓SF的中間點為操作者位置POS。

圖5繪示本發明一實施例的操作動作的示意圖。在本實施例中，初次被分析出雙腳位置的環境輪廓稱為第一環境輪廓，且處理器130會將所分析出的雙腳位置儲存為初始雙腳位置，而依據初始雙腳位置所判定的操作者位置為初始操作者位置POS_0。詳細來說，在處理器130分析出雙腳位置時，若還沒有初始雙腳位置被儲存，則視此次分析是初次分析出雙腳位置，並將此次分析出的雙腳位置儲存為初始雙腳位置。接著，處理器130在第一環境輪廓的取得時間之後取得的至少一個環境輪廓中分析出至少一個後續雙腳位置，分析出後續雙腳位置的環境輪廓稱之為第二環境輪廓。處理器130會依據後續雙腳位置來所判定操作者位置以作為後續操作者位置POS_n。在圖5實施例中，後續操作者位置POS_n的數量是以一個為例，但本發明並不在此限。在其他實施例中，也可以存在多個後續操作者位置POS_n。在本實施例中，處理器130會記錄所找出的初始雙腳位置以及後續雙腳位置。

依據所記錄的初始操作者位置POS_0以及後續操作者位置POS_n，處理器130便能夠判斷出操作動作。值得一提的是，後續操作者位置POS_n的數量越多，可用以判定越複雜的操作動作。在圖5實施例中，處理器130例如是藉由初始操作者位置POS_0以及後續操作者位置POS_n判斷出操作動作為「向後退一步」。

在步驟S230中，處理器130會判斷操作動作是否對應於儲存元件120所儲存的多個預設動作中的其中一個特定動作。若是，進入步驟S240。反之，則處理器130會刪除已儲存的初始雙腳位置，並且回到步驟S210繼續取得環境輪廓以尋找初始雙腳位置。

在本實施例中，儲存元件120中儲存有多個預設動作與各個預設動作所對應的互動功能。舉例而言，在儲存元件120所儲存的多個預設動作與對應的互動功能中，「先向左一步再向右一步」的預設動作可例如是對應於「清掃房間」的互動功能，「向後退一步」的預設動作可例如是對應於「導航移動」的互動功能，但不限於此。

在本實施例中，處理器130在步驟230中會判斷操作動作是對應於「向後退一步」特定動作。回應於操作動作對應於「向後退一步」特定動作，處理器130會在步驟S240中藉由提示元件140發出提示訊息，以詢問使用者是否確認執行上述特定動作所對應的互動功能。若提示元件140接收到使用者確認的回饋訊息，則進入步驟S250；反之，則重新回到步驟S210。

在本實施例中，提示元件140例如為包括喇叭與麥克風的語音設備，藉由喇叭發出提示訊息詢問使用者是否確認要執行「導航移動」的互動功能。隨後在麥克風接收到使用者「確認」的回饋訊息後，進入步驟S250。然而，在其他實施例中，步驟S230中處理器130判斷了操作動作是對應於預設動作中的特定動作後，也可以不執行步驟S240而直接進入步驟S250。換言之，本實施例的步驟S240是可選的，所屬領域具備通常知識者可依其需求決定是否將步驟S240加入本發明的互動功能的執行方法中。

在步驟S250中，回應於操作動作對應於預設動作中的特定動作，處理器130會執行此特定動作所對應的互動功能。在本實施例中，操作動作是對應於「向後退一步」的特定動作，因此處理器130會控制電子裝置100來執行「向後退一步」所對應的「導航移動」的互動功能。

在本實施例中，處理器130執行完步驟S250後，會清除所儲存的初始雙腳位置、後續雙腳位置等資訊，重新回到步驟S210來取得環境輪廓，以回應下一個操作動作。

綜上所述，本發明實施例所提供以執行互動功能的電子裝置與執行方法中，雷射測距元件所取得的資訊不僅可以用來閃避障礙物，還能夠進一步地用來辨識使用者藉由雙腳來執行的操作動作，進而因應使用者所執行的操作動作來執行對應的互動功能。如此一來，使用者能夠透過直觀的動作來操作電子裝置以執行互動功能，除了使用上的便利外，還能夠大幅降低運算負擔，並降低設備成本。此外，本發明實施例藉由雷射測距元件的高精準度，搭配提示元件的提示訊息，還可以降低操作動作的誤判率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧雷射測距元件

120‧‧‧儲存元件

130‧‧‧處理器

140‧‧‧提示元件

EC‧‧‧環境輪廓

LP‧‧‧雷射脈衝

POS‧‧‧操作者位置

POS_0‧‧‧初始操作者位置

POS_n‧‧‧後續操作者位置

S210、S220、S230、S240、S250‧‧‧互動功能的執行方法的步驟

SF‧‧‧單腳輪廓

圖1繪示本發明一實施例的電子裝置的概要方塊圖。 圖2繪示本發明一實施例的互動功能的執行方法的流程圖。 圖3繪示本發明一實施例的取得一個環境輪廓的示意圖。 圖4繪示本發明一實施例的雙腳位置與操作者位置的示意圖。 圖5繪示本發明一實施例的操作動作的示意圖。

Claims (10)

1. 一種電子裝置，用以執行多個互動功能，包括： 一雷射測距元件，在一偵測範圍中依序取得多個環境輪廓； 一儲存元件，儲存多個預設動作以及各該預設動作所對應的該些互動功能的其中之一；以及 一處理器，耦接於該雷射測距裝置以及該儲存裝置，依據該些環境輪廓決定多個雙腳位置，依據該些雙腳位置判定一操作動作，並且判斷該操作動作是否對應於該些預設動作中的一特定動作， 其中回應於該操作動作對應於該特定動作，該處理器執行該特定動作所對應的該互動功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該處理器依據該些環境輪廓中的一第一環境輪廓判定一初始雙腳位置，依據該些環境輪廓中的至少一第二環境輪廓判定至少一後續雙腳位置，並且依據該初始雙腳位置以及該至少一後續雙腳位置判定該操作動作， 其中該第一環境輪廓的取得時間早於該至少一第二環境輪廓的取得時間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中該初始雙腳位置與該後續雙腳位置分別包括兩個單腳輪廓，其中該些單腳輪廓之間的距離小於一預設跨幅，且各該單腳輪廓符合一足部特徵。
4. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中該處理器依據該初始雙腳位置判定一初始操作者位置，依據該至少一後續雙腳位置判定至少一後續操作者位置，並且依據該初始操作者位置以及該至少一後續操作者位置判定該操作動作。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括： 一提示裝置，耦接於該處理器，其中回應於該操作動作對應於該特定動作，該提示元件用以發出一提示訊息。
6. 一種互動功能的執行方法，適用於具有一雷射測距元件與一儲存元件的電子裝置，其中該儲存元件記錄多個預設動作以及各該預設動作所對應的一互動功能，所述執行方法包括： 藉由該雷射測距元件在一偵測範圍中依序取得多個環境輪廓； 依據該些環境輪廓決定多個雙腳位置，並依據該些雙腳位置判定一操作動作； 判斷該操作動作是否對應於該些預設動作中的一特定動作；以及 回應於該操作動作對應於該特定動作，執行該特定動作所對應的該互動功能。
7. 如申請專利範圍第6項所述的執行方法，其中依據該些環境輪廓決定多個雙腳位置，並依據該些雙腳位置判定該操作動作的步驟包括： 依據該些環境輪廓的一第一環境輪廓判定一初始雙腳位置； 依據該些環境輪廓的至少一第二環境輪廓判定至少一後續雙腳位置；以及 依據該初始雙腳位置以及該至少一後續雙腳位置判定該操作動作，其中該第一環境輪廓的取得時間早於該至少一第二環境輪廓的取得時間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的執行方法，其中該初始雙腳位置與該後續雙腳位置分別包括兩個單腳輪廓，其中該些單腳輪廓之間的距離小於一預設跨幅，且各該單腳輪廓符合一足部特徵。
9. 如申請專利範圍第7項所述的執行方法，其中依據該初始雙腳位置以及該至少一後續雙腳位置判定該操作動作的步驟包括： 依據該初始雙腳位置判定一初始操作者位置； 依據該至少一後續雙腳位置判定至少一後續操作者位置；以及 依據該初始操作者位置以及該至少一後續操作者位置判定該操作動作。
10. 如申請專利範圍第6項所述的執行方法，更包括： 回應於該操作動作對應於該特定動作，發出一提示訊息。